體育館空調(diào)系統(tǒng)的布置與節(jié)能探討

紀(jì)麗萍

【摘要】針對人們對體育文化空間需求的日益提升，體育館等公共活動空間逐漸增多，人們對于功能合理、質(zhì)量上乘的公共空間的需求在逐漸提升。在體育館中，如何布置空調(diào)系統(tǒng)才能既滿足人們的體育健康、觀賞比賽時的需求，又能節(jié)能減排，減少電力用量，是空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計時需要考慮的問題。通過對體育館空調(diào)系統(tǒng)劃分和氣流組織的分析，探索合理的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能方式。

【關(guān)鍵詞】體育館;空調(diào)系統(tǒng);空調(diào)節(jié)能

體育館的空調(diào)系統(tǒng)具有不連續(xù)運行和使用時間較短的特點，在盡量滿足使用人員舒適性的條件下，體育館空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計布置要重視減少空調(diào)負荷和設(shè)備初期投資，從而節(jié)能減排，減少能耗，在此設(shè)計要求下，空調(diào)系統(tǒng)的布置要著重調(diào)整不同區(qū)域的空調(diào)位置和氣流流速，保證不同區(qū)域的均勻溫度和使用靈活性。

1、體育館空調(diào)系統(tǒng)布置和節(jié)能設(shè)計的影響因素

1.1空調(diào)方式

大多數(shù)體育館由于體育活動用途的需求，多為建筑鋼結(jié)構(gòu)屋頂和半透明屋蓋，主體結(jié)構(gòu)比賽大廳的圍護結(jié)構(gòu)負荷占總負荷的比例很大，與觀眾席不同，因此在送風(fēng)時，觀眾席采用下送上回的座椅送風(fēng)方式，比賽場地則采用分層空調(diào)方式，滿足大部分區(qū)域的溫度、濕度、新風(fēng)量、風(fēng)速和噪音要求，同時避免將大部分的燈光和屋頂冷負荷帶入工作區(qū)，減少空調(diào)冷負荷[1]。

1.2功能用途

體育館內(nèi)不同功能區(qū)送風(fēng)需求不同，采用不同的空調(diào)系統(tǒng)布置方式，比如觀眾席區(qū)，多為階梯式結(jié)構(gòu)，在冷空氣由風(fēng)口低速送出時，由于冷空氣向下流動，多采用階梯式旋流風(fēng)口，觀眾席的溫度比較均勻，誘導(dǎo)比大，氣流風(fēng)速衰減快，適當(dāng)設(shè)置送風(fēng)溫差，避免冷風(fēng)感，采用二次回風(fēng)系統(tǒng)，可以節(jié)省熱負荷，冷空氣遇到熱源后形成向上的對流氣流，將觀眾席上的渾濁空氣上升至頂部排出室外，回風(fēng)設(shè)置在觀眾席上方，通過豎井回到空調(diào)機房。新鮮空氣在經(jīng)過空調(diào)機組的過濾和降溫后，再與二次回風(fēng)混合進入室內(nèi)，排走溫度較高的渾濁空氣，回風(fēng)口設(shè)置在工作區(qū)上，只需要消除掉工作區(qū)的余熱，減少了室內(nèi)冷負荷，同時保證觀眾區(qū)良好的空氣質(zhì)量[2]。要保證室內(nèi)空氣質(zhì)量所需，新風(fēng)量要少于混合通風(fēng)所需量，采取二次回風(fēng)后節(jié)省的熱負荷會更低，耗電量也會下降，送風(fēng)溫差不能太大，排風(fēng)溫度提高，會減小室內(nèi)負荷，因此送風(fēng)量仍然小于混合通風(fēng)。比賽場地溫度分層明顯，并且對溫度有要求，因此不能在地面設(shè)置通風(fēng)口，可以采用分層空調(diào)，采用最大送風(fēng)溫差進行送風(fēng)，使用時通過遙控調(diào)節(jié)噴口送風(fēng)調(diào)度?？刂茍龅貎?nèi)溫度，回風(fēng)時由設(shè)在與送風(fēng)口同側(cè)的比賽場地下層的回風(fēng)管道回到空調(diào)機房。在9m高度處設(shè)置噴口水平送自然風(fēng)，形成非空調(diào)區(qū)和下層空調(diào)區(qū)，并由排風(fēng)機排至室外，空氣處理只需要消除工作區(qū)的余熱余濕和非空調(diào)區(qū)空調(diào)機交換對流形成的冷負荷，上部非空調(diào)區(qū)的送排風(fēng)量風(fēng)力的減少也不明顯。

1.3季節(jié)氣候

在觀眾席和比賽場地最上方均設(shè)有排風(fēng)口，滿足空調(diào)排放的需求，在過渡季節(jié)和冬季都可以遙控關(guān)閉閥門，加大新風(fēng)量和排風(fēng)量，利用室外空氣進行降溫，比賽大廳頂部設(shè)有自然排煙窗，過渡季節(jié)也可以使用遙控打開，從而加強體育館內(nèi)的自然通風(fēng)。

1.4空調(diào)設(shè)備

比賽場地和觀眾席各選用四臺空調(diào)為一機組，分別設(shè)置在首層的四個空調(diào)機房內(nèi)，配備變頻器，根據(jù)上座率來調(diào)整風(fēng)量，保證觀眾席與比賽大廳的新風(fēng)換氣[3]。

2、體育館空調(diào)系統(tǒng)布置的節(jié)能策略

2.1靈活布置

多功能體育館在保證場內(nèi)滿負荷運行條件下，要具有足夠的靈活性和可協(xié)調(diào)性，滿足比賽和日常需求。觀眾區(qū)和比賽場區(qū)根據(jù)安裝分區(qū)多系統(tǒng)的布置原則，根據(jù)室內(nèi)負荷，靈活開啟基礎(chǔ)運行臺數(shù)，從而達到節(jié)能要求[4]。觀眾席區(qū)氣流組織設(shè)計采用球形分孔側(cè)送，避免二次加熱，加大送風(fēng)溫差，減少送風(fēng)量，減少空氣處理設(shè)備投資以及風(fēng)管斷面，在實際中可以使用運動方式，提前開啟空調(diào)機組，在穩(wěn)定后再關(guān)閉部分空調(diào)系統(tǒng)，利用圍護結(jié)構(gòu)的驅(qū)動能力，減少高峰負荷，提高觀眾入場時的舒適度，同時節(jié)約運行成本，小球類比賽停止送風(fēng)，滿足對于風(fēng)速控制的要求。

2.2根據(jù)氣候和季節(jié)變化調(diào)整

在舉辦大型比賽時，盡量避開最熱月，加大室外新風(fēng)量，利用室外空氣進行降溫，冬季可以采用值班采暖系統(tǒng)，沒有重大比賽可以關(guān)閉空調(diào)系統(tǒng)，減少冬季空調(diào)機組的運行費用?？照{(diào)新風(fēng)系統(tǒng)中新風(fēng)量過多會增加空調(diào)負荷，從而提高耗電量，新風(fēng)量過少，則會影響場地內(nèi)的空氣質(zhì)量。針對群體的空間環(huán)境，對于排風(fēng)進行有效的回收，可以做到有效的節(jié)能，除屋頂排除室內(nèi)照明負荷及上層熱空氣排風(fēng)外，室內(nèi)排風(fēng)均采用回收裝置，對新風(fēng)進行回收，減少新風(fēng)處理負荷。

2.3根據(jù)不同區(qū)域不同需求進行場內(nèi)布置

在節(jié)能設(shè)計中，將回風(fēng)管道布置在最高層臺階，管道由上而下，不止增加了部分造價，也避免了土建風(fēng)道保溫，空調(diào)送風(fēng)管及經(jīng)過冷卻處理的新風(fēng)管，不應(yīng)采用土建風(fēng)道，臺階下的回風(fēng)利用土建風(fēng)道不做保溫處理，增加了冷熱損失。比賽場地中央空調(diào)系統(tǒng)冷熱源均不設(shè)在場地內(nèi)，而是位于場地外單獨建造的設(shè)備機房內(nèi)進行，二次設(shè)計施工雖然避免了設(shè)備運行噪音問題，但是室外管道輸送距離較長，管道保溫達不到要求時，會導(dǎo)致管道升溫，水泵揚程加大，增加了耗電量，在按冷水計算的情況下，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮將冷熱源設(shè)計的負荷，中央空調(diào)系統(tǒng)采用一次泵變流量系統(tǒng)，空氣處理機組的回水管均使用動態(tài)電動平衡調(diào)節(jié)閥，避免了個別機組改變流量造成的不一致，保證機組運行穩(wěn)定[5]。比賽場地空調(diào)系統(tǒng)采用多區(qū)域多系統(tǒng)布置方式，根據(jù)室內(nèi)實際負荷，靈活調(diào)整機組運行臺數(shù)投入，達到運行節(jié)能效果，在每個空調(diào)系統(tǒng)的部分空氣處理機組送回風(fēng)機上增加變頻裝置，可以進一步根據(jù)室內(nèi)負荷變化調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速，降低能耗。體育館大空間建筑內(nèi)，其垂直溫度梯度隨著高度的增加呈增長趨勢，在觀眾席上采用送風(fēng)方式使前后排分別使用不同的參數(shù)，后排觀眾席的設(shè)計溫度要比前排低，抵消一部分因為熱空氣上升，而使后排觀眾席溫度升高的影響。

結(jié)語：

體育館建筑等大型公共空間的空調(diào)布置在保證溫度均衡的基礎(chǔ)上，更要重視節(jié)能布置，不同區(qū)域需求不同，因此空調(diào)布置和氣流流速也不同，要使空調(diào)系統(tǒng)更加節(jié)能，可以從季節(jié)、體育館材料結(jié)構(gòu)以及人流量入手，調(diào)整機組臺數(shù)和容量搭配，空調(diào)可以高效運轉(zhuǎn)，更加有利于減少能耗，節(jié)能減排。

參考文獻：

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